Оптрон: неговите видове и различно приложение в схеми за постоянен / променлив ток

Опто-съединителят е електронен компонент, който предава електрически сигнали между две изолирани вериги. Оптокуплер, наречен още Оптоизолатор, фото съединител или оптичен изолатор.

Често в схеми, особено вериги с ниско напрежение или силно чувствителни на шум, Optocoupler се използва за изолиране на вериги, за да се предотвратят шансовете за електрически сблъсък или да се изключат нежеланите шумове. В настоящия търговски пазар можем да закупим Opto-съединител с вход 10 kV до 20 kV за изходно издържащо напрежение, със спецификация от 25 kV / uS преходни напрежения.

Вътрешна структура на оптрона

Това е вътрешната структура на оптосъединителя. Отляво са изложени щифт 1 и щифт 2, това е светодиод (светодиод), светодиодът излъчва инфрачервена светлина към фоточувствителния транзисторот дясната страна. Фото-транзисторът превключва изходната верига чрез своя колектор и емитер, както и типичните BJT транзистори. Интензитетът на светодиода управлява директно фото-транзистора. Тъй като светодиодът може да се управлява от различна верига, а фототранзисторът може да управлява различни вериги, така че две независими вериги могат да се управляват от оптодлъжника Също така между фототранзистора и инфрачервения светодиод пространството е прозрачно и непроводящ материал; то изолира електрически две различни вериги. Кухото пространство между светодиода и фототранзистора може да бъде направено с помощта на стъкло, въздух или прозрачна пластмаса, електрическата изолация е много по-висока, обикновено 10 kV или по-висока.

Видове оптрони

Има много различни видове оптрони, които се предлагат в търговската мрежа въз основа на техните нужди и възможности за превключване. В зависимост от употребата има главно четири типа оптрони.

1. Опто-съединител, който използва Photo Transistor.
2. Опто-съединител, който използва транзистор Photo Darlington.
3. Опто-съединител, който използва Photo TRIAC.
4. Опто-съединител, който използва Photo SCR.

Фото-транзисторен оптрон

В горното изображение вътрешната конструкция е показана във фототранзисторен оптрон. Типът транзистор може да бъде всичко, независимо дали PNP или NPN.

Фототранзисторът може да бъде от два вида в зависимост от наличността на изходния щифт. На второто изображение вляво има допълнителен щифт, който е вътрешно свързан с основата на транзистора. Този щифт 6 се използва за управление на чувствителността на фототранзистора. Често щифтът се използва за свързване със земя или минус с помощта на резистор с висока стойност. В тази конфигурация фалшивото задействане поради шум или електрически преходни процеси може да бъде ефективно контролирано.

Също така, преди да използва оптодлъжник, базиран на фототранзистор, потребителят трябва да знае максималната номинална стойност на транзистора. PC816, PC817, LTV817, K847PH са малко широко използвани фототранзисторни оптрони. Снимка - Транзисторният оптосъединител се използва в изолация, свързана с постоянен ток.

Фото-Дарлингтън транзисторен оптрон

В горното изображение има два типа символи, показана е вътрешната конструкция на оптосъединител, базиран на Photo-Darlington.

Дарлингтънският транзистор е две транзисторни двойки, при които единият транзистор контролира друга транзисторна база. В тази конфигурация транзисторът Дарлингтън осигурява висока способност за усилване. Както обикновено, светодиодът излъчва инфрачервен светодиод и контролира основата на двойния транзистор.

Този тип опто-съединител също се използва в областта на изолацията, свързана с постоянен ток. Шестият щифт, който е вътрешно свързан към основата на транзистора, използва се за управление на чувствителността на транзистора, както беше обсъдено по-рано в описанието на фототранзистора. 4N32, 4N33, H21B1, H21B2, H21B3 са малко примерни оптосъединители, базирани на Дарлингтън.

Фото-TRIAC Оптрон

В горното изображение е показана вътрешната конструкция или оптосъединителят, базиран на TRIAC.

TRIAC се използва главно там, където е необходимо управление или превключване на базата на променлив ток. Светодиодът може да се управлява с помощта на DC и TRIAC, използван за управление на AC. Опто-съединителят осигурява отлична изолация и в този случай. Ето едно приложение на Triac. Примерите за оптосъединител на базата на TRIAC са IL420 , 4N35 и т.н. са пример за оптосъединител , базиран на TRIAC.

Фото-SCR базиран Optocoupler

SCR стойка за силиконов управляем токоизправител, SCR наричан още тиристор. В горното изображение е показана вътрешната конструкция на оптосъединителя, базирана на Photo-SCR. Подобно на други оптосъединители, светодиодът излъчва инфрачервено. SCR се контролира от интензивността на светодиода. Фото-SCR базиран Opto-съединител, използван в схеми, свързани с променлив ток. Научете повече за тиристора тук.

Малко примери за фото-SCR базирани оптосъединители са: - MOC3071, IL400, MOC3072 и др.

Приложения на Optocoupler

Както беше обсъдено по-рано, няколко Optocoupler, използвани в DC верига и малко Optocoupler, използвани в операции, свързани с променлив ток. Тъй като Optocoupler не позволява директна електрическа връзка между две страни, основното приложение на Optocoupler е да изолира две вериги.

От превключване на друго приложение, същото като това, където транзисторът може да се използва за превключване на приложението, може да се използва оптрона. Може да се използва в различни операции, свързани с микроконтролер, където цифрови импулси или аналогова информация, необходима от схема на високо напрежение, Optocoupler може да се използва за отлична изолация между тези две.

Опто-съединителят може да се използва за откриване на променлив ток, свързани с управлението на постоянен ток. Нека видим няколко приложения на опто-транзисторите.

Оптрон за превключване на DC верига:

В горната верига се използва оптодлъжник, базиран на фототранзистор. Той ще действа като типичен транзисторен превключвател. В схемата се използва оптосъединител PC817, базиран на фототранзистор. На LED инфрачервена ще бъде контролирана от превключвателя S1. Когато превключвателят бъде включен, източникът на батерията 9V ще подава ток към светодиода чрез резистора за ограничаване на тока 10k. Ако променим стойността и намалим съпротивлението, интензитетът на светодиода ще бъде висок, което прави транзистора висок.

От другата страна транзисторът е фототранзистор, контролиран от вътрешния инфрачервен светодиод, когато светодиодът излъчва инфрачервена светлина, фототранзисторът ще се свърже и VOUT ще бъде 0, изключвайки свързания през него товар. Необходимо е да се помни, че според листа с данни токът на колектора на транзистора е 50 mA. R2 осигурява VOUT 5v. R2 е издърпващ резистор.

Можете да видите превключването на светодиод с помощта на опто-съединител в видеото по-долу…

В тази конфигурация оптосъединителят, базиран на фототранзистор, може да се използва с микроконтролера за откриване на импулси или прекъсване.

Оптрон за откриване на променливо напрежение:

Тук е показана друга верига за откриване на променливото напрежение. Инфрачервеният светодиод се управлява с помощта на два 100k резистора. Използваните два 100k резистора вместо един 200k резистор са за допълнителна безопасност при състояния, свързани с късо съединение. Светодиодът е свързан през линията на стенния контакт (L) и неутралната линия (N). Когато се натисне S1, светодиодът започва да излъчва инфрачервена светлина. Фото транзисторът дава отговор и преобразува VOUT от 5V в 0V.

В тази конфигурация оптосъединителят може да бъде свързан през верига с ниско напрежение като микроконтролерен блок, където се изисква откриване на променливотоково напрежение. Изходът ще произведе квадратни високи до ниски импулси.

Към момента първата верига се използва за управление или превключване на веригата за постоянен ток, а втората е за откриване на веригата за променлив ток и управление или превключване на веригата за постоянен ток. След това ще видим управление на променливотокова верига с помощта на DC верига.

Оптрон за управление на променливотокова верига с помощта на постояннотоково напрежение:

В горната верига светодиодът отново се контролира от 9V батерия през 10k резистор и състоянието на превключвателя. От другата страна се използва фото-TRIAC оптосъединител, който управлява AC LAMP от 220V AC изход. Резисторът 68R се използва за управление на BT136 TRIAC, който се управлява от фото-TRIAC вътре в опто-съединителя.

Този тип конфигурация се използва за управление на електрически уреди, използващи вериги с ниско напрежение. IL420 се използва в горната схема, която е оптосъединител, базиран на фото-TRIAC.

Освен този тип схеми, оптосъединител може да се използва в SMPS за изпращане на информация за късо съединение на вторичната страна или за текущо състояние към основната страна.

Ако искате да видите Optocoupler IC в реално действие, проверете по-долу схеми:

• Въведение в октодвойката и взаимодействието с ATmega8
• Предплатен електромер с помощта на GSM и Arduino
• IR дистанционно управлявана TRIAC димерна схема
• Raspberry Pi аварийна светлина с тъмнина и детектор за изключване на променлив ток
• IR дистанционно управлявана домашна автоматизация с помощта на PIC микроконтролер